第二章染色体与DNA第1节生物大分子一、生物大分子的化学结构2、核酸3、多糖二、决定蛋白质和核酸三维结构的非共价相互作用2、氢键3、疏水相互作用4、离子键5、范德华力三、研究生物大分子的基本方法2、区带离心3、平衡离心四、生物大分子的分子质量测定2、蛋白质的分子质量测定第2节染色体一、真核细胞核染色体的结构Sutton和Boveri于1902-1903年提出了染色体遗传学(theoryofchromosomalinheritance)，即认为染色体是“遗传因子”的携带者。1905年，Johannsen使用"基因"代替"遗传因子"并提出了基因型(gentoype)和表型(phenotype)的概念。1909年起，Morgan和他的学生以果蝇为材料研究生物遗传规律，在此基础上于1910年首先提出基因定位于染色体上的论点。此后二年中,他们又发现了多个伴性基因,并以此为据总结出了遗传学上著名的基因连锁(linkage)和交换(crossing-over)规律。Morgan的基因连锁和交换的测定方法还用来确定不同基因在染色体上的位置，由此产生了遗传学上最早的基因定位线性遗传图。最早阐明基因作用原理的是1945年Beedle等提出的“一个基因一种酶”的假说。白化病——酪氨酸酶缺乏，患者体内的黑色素细胞不能将酪氨酸变成黑色素。基因位于第11号常染色体上，常染色体上的隐性遗传。假说建立在代谢途径中某种酶的缺失是由于某种基因突变所致，即突变是基因结构的改变。即一种代谢酶的生成由其相应的一个基因所控制，酶所催化的生化反应就是基因功能的表现形式。后来，这一假说在许多蛋白质中得到了验证，并被修正为“一个基因一条多肽链”的学说。人类基因组多达3～10万个基因，目前已检测出的基因近5千个，仅占5%，其中的1/3被定位于各个染色体上。2、染色体的化学组成是指染色体中的碱性蛋白质a.富含二种碱性氨基酸（赖氨酸和精氨酸），根据这两种氨基酸在蛋白质分子中的相对比例，又将组蛋白分为五种小类型。b所有真核生物染色体中均含有这五种组蛋白。组蛋白与DNA含量之比约为1:1。c.组蛋白中也含有较多的酸性氨基酸，但其含量均低于碱性氨基酸，碱/酸比在1.4-2.5之间。d.组蛋白的等电点(pI)在7.5-10.5之间，这些强极性氨基酸使蛋白质带上大量电荷，成为组蛋白与DNA结合及蛋白质之间的相互作用的主要化学力之一。e组蛋白包括：富精氨酸组蛋白（H3和H4）、稍富赖氨酸组蛋白（H2A和H2B）、极富赖氨酸组蛋白（H1）三种类型，这是根据所含碱性氨基酸的相对比例划分的。组蛋白的一般特性组蛋白非组蛋白的多样性。指染色体中组蛋白以外的其它蛋白质，它是一大类种类繁杂的各种蛋白质的总称。估计总数在300-600种之间，其中常见的有15-20种。分子量范围为7000-80000D，等电点为3.9-9.2。非组蛋白的量大约是组蛋白的60%～70%，但它的种类却很多，非组蛋白具有组织专一性和种属专一性。两类常见的非组蛋白b.DNA结合蛋白a.核小体是染色体的结构单位：核小体由核心颗粒(coreparticie)和连接区DNA二部分组成。核小体单体被小球菌核酸酶处理后，随着时间延长，其降解的DNA片段会逐渐缩短，从200bp降至146bp，至此为很难进一步降解的稳定状态。分析证明它是由146bp的DNA片段和H2A、H2B、H3和H4各二分子组成，这种结构称为核心颗粒。核心颗粒外观呈椭圆形,轴比为0.5,颗粒直径11nm,高5.5nm，绕颗粒的DNA长度为146bp,连接区DNA长度约为60bp.组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)2个，构成致密八聚体颗粒,外绕1.75圈左走向的DNA链,组蛋白主要为α-螺旋,靠静电引力与DNA保持稳定结合。电镜显示由核小体组成的串珠状结构由一条细丝连接着一串直径10nm的球状体。b.螺线管(solenoid)c.超螺线管（supersolenoid）d.染色质染色体的四级包装第3节DNA一、DNA的理化性质DNA具有严格的双螺旋结构，天然DNA分子的长度可达几厘米，而分子直径只有2nm，DNA的双螺旋结构赋予DNA分子一定的刚性，由于分子极为细长，直径与长度之比可达1：107，所以天然DNA分子具有一定的柔性。溶液中的DNA是具有一定刚性又可以卷曲的线形分子。1、粘度2、沉降系数3、酸碱性质4、紫外吸收核酸的纯度5、克原子磷消光系数ε(P)6、核酸的变性、复性（1）核酸变性DNA变性时，磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键未被破坏；DNA变性可以是完全的，也可以部分变性。变性后DNA的一些理化性质发生明显的改变，如粘度下降、沉降速度加快。增色效应或高色效应(hyperchromiceffect)：由于变性后DNA分子中具有紫外吸收能力